Контакты jokoil@mail.ru КАРТА САЙТА English

Энергодинамическая система физических величин и понятий

(ЭСВП)


Не смешивать с СИ, унифицирующей ЕДИНИЦЫ измерений (разъяснение).

На Главную

Кому и зачем это нужно?

К сведению студентов

Основные понятия физики

Формы и виды энергии

Классификация физических систем

Основная идея системы величин

Таблицы физических величин

Итоги и выводы:

     Формы и виды движения

     Подробно об угле поворота

     О движении тела по орбите

     Заряды физического поля

     Новые единицы величин         колебаний и волн

     Новая единица         температуры

     Новый взгляд на         явления переноса

     Критерии подобия всюду

     Современная революция         в метрологии

Системный подход в экономике

История систематизации
величин и единиц


Необходимость модернизации
обучения физике


Учебно-наглядные пособия


Новости сайта

Шутки на тему сайта


Oб авторе проекта

Коган И.Ш.

Напряженности в физическом поле тороида

СОДЕРЖАНИЕ.
1. Особые свойства тороида.
2. Напряженность вихревого поля внутри свернутого соленоида.
3. Токовый дипольный момент тороида.
4. Тороид – основа самоорганизации движения материи.


ПРИМЕЧАНИЕ: Для получения краткой справки по поводу недостаточно ясных, редко применяемых или введенных автором сайта терминов пройдитесь по ссылке Предметный указатель (от А до О и от П до Я), а по поводу примененных обозначений – по ссылке Символьный указатель (латинские буквы и греческие буквы).

1. Особые свойства тороида.

Тороидальный вихрь обладает особыми свойствами, позволяющими ему играть основополагающую роль в процессе самоорганизации материи. Эти свойства заключаются в том, что тороид аккумулирует в себе кинетическую энергию вращательного движения.

Тороид представляет собой свернутый соленоид, ось симметрии которого имеет форму окружности. Криволинейность оси симметрии свернутого в круг соленоида – это то, что прежде всего отличает тороид от бесконечно длинного соленоида. Как и в соленоиде, в любой точке каждого витка тороида имеется контурная составляющая тока Icn , описанная в статье, посвященной соленоиду, и создающая вихревое поле внутри свернутого соленоида, и токовый дипольный заряд (дипольный момент свернутого соленоида). Напряженность этого вихревого поля пропорциональна числу токовых контуров (числу витков свернутого соленоида). Имеется также и осевая составляющая тока Il , касательная к свернутой в окружность оси симметрии соленоида.

2. Напряженность вихревого поля внутри свернутого соленоида.

Рассмотрим зависимость напряженности вихревого поля внутри свернутого соленоида от криволинейности его оси симметрии (см. рисунок). Вектор напряженности вихревого поля в свернутом соленоиде Bsol в точке А на произвольной окружности радиуса R, находящейся внутри свернутого соленоида, касателен к этой окружности.

Повторим предварительно уравнение для напряженности вихревого поля прямого соленоида, приведенное в статье о прямом соленоиде:

Bsol = μ0 Nsol Icn ncn / lsol . ( 1 )

где μ0 − магнитная постоянная, Nsol − число витков катушки соленоида, Icn − контурный ток в соленоиде, lsol − длина оси соленоида, ncn − орт нормали к поперечному сечению соленоида. Применительно к тороиду в уравнение (1) вместо lsol можно подставить длину оси симметрии свернутого соленоида ltor = 2πRtor , где Rtor - радиус оси симметрии свернутого соленоида, и переписать уравнение (1) для магнитной индукции в центре сечения свернутого соленоида в виде:

Bsol = μ0 Nsol Icn ncn / 2πRtor . ( 2 )

Вихревое поле от контурного тока Icn существует только внутри свернутого соленоида при любом радиусе R произвольно расположенной окружности, большем, чем внутренний радиус соленоида Rmin , и меньшем, чем внешний радиус соленоида Rmax . Это вихревое поле неравномерно по сечению соленоида, так как зависит от текущего значения радиуса R. Напряженность поля внутри свёрнутого соленоида при произвольном значении радиуса R определяется по уравнению:

Bsol = μ0 Nsol Icn ncn / 2πR . ( 3 )

Отношение Bsol на окружности произвольного радиуса R к Bsol на окружности с радиусом оси симметрии Rtor равно отношению (R/Rtor ). Если Rtor >> Rcn , где Rcn – максимальный радиус отдельного витка свёрнутого соленоида, то отношение (R/Rtor ) близко к 1. И только при этом условии напряженность Bsol внутри свернутого соленоида примерно одинакова по сечению, и ее можно определять по уравнению (2).

Поскольку орт ncn постоянно меняет свое направление вдоль оси симметрии свёрнутого соленоида, то вместе с ним меняет направление и вектор Bsol .

3. Токовый дипольный момент тороида.

Вихревое поле, создаваемое контурным током Icn , вне свернутого соленоида отсутствует. Вне свернутого соленоида существует лишь вихревое поле, которое создает в обмотке свернутого соленоида ток Il , параллельный в любом сечении оси соленоида. Этот ток является контурным током другого кругового контура с центром на центральной оси тороида, именно он является причиной появления другого дипольного момента, который можно назвать дипольным моментом тороида. Он равен:

Qtor = Il Stor Nsol ntor = [Il eR] Nsol πRtor2 . ( 4 )

Так как Il = Isol cosα, где α − угол между направлением проводника контура и осью свернутого соленоида (см. схему на рисунке в статье о соленоиде), то значение Il в любом сечении свернутого соленоида мало. Но при достаточно больших значениях радиуса тороида Rtor и большого числа витков катушки соленоида Nsol дипольный момент тороида Qtor может приобретать существенное значение. Таким образом, тороид можно уподобить одиночному токовому контуру, рассмотренному в статье, посвященной соленоиду.

Вектор напряженности создаваемого токовым зарядом Qtor вихревого поля направлен перпендикулярно плоскости тороида. Конкретное направление этого вектора зависит от направления намотки катушки свернутого соленоида: левовинтового или правовинтового.

4. Тороид – основа самоорганизации движения материи.

У тороида имеется замечательная особенность. Если в реальном прямом соленоиде с конечной длиной оси симметрии часть энергии вихревого поля соленоида у его торцов уходит в окружающую среду, то энергия вихревого поля внутри свернутого соленоида в тороиде полностью сосредоточена внутри соленоида, поскольку у свернутого соленоида торцов нет. Эта энергия как бы связана (сконцентрирована) внутри тороида самой его структурой. Конечно, тороид создает также и вихревое поле, создаваемое осевой составляющей тока, но значение последнего не связано с внутренним полем свернутого соленоида.

Тороид является ярким примером самоорганизации движения материи, концентрации энергии полевой среды внутри устойчивых образований типа тороида. Поэтому тороидальная форма является превалирующей при образовании устойчивых материальных объектов, в частности, нейтрино, фотонов и электронов. Весьма подробно эта модель рассматривается в работах В.Пакулина (2004, 2011) и В.Ацюковского (2003), хотя конкретные модели конструкций этих частиц у указанных авторов различны.

Природа тороидов в материальных частицах и в реальных технических конструкциях имеет принципиальное различие. Такие частицы, как нейтрино и фотоны, представляющие собой вихри, состоящие из частиц полевой среды, несмотря на свою энергетическую обособленность, гидродинамически связаны с полевой средой, в которой они находятся, и свободно в ней движутся. В этом плане им аналогичны вихревые образования материи в космосе. А в реальных технических конструкциях вихревое движение электронов в проводнике обмотки создается искусственно внешним источником тока, и эти конструкции не могут двигаться относительно устройств, в которые они встроены.

Литература

1. Ацюковский В.А., 2003, Общая эфиродинамика. Моделирование структур вещества и полей на основе представлений о газоподобном эфире. 2-ое изд. – М.: Энергоатомиздат, 584 с.
2. Пакулин В.Н., 2011, Структура материи (Вихревая модель микромира). – СПб, НТФ "Истра", 121 с., а также Структура материи. 2004 – http://www.valpak.narod.ru



© И. Коган Дата первой публикации 26.10.2009
Дата последнего обновления 06.11.2011

Оглавление раздела Предыдущая Следующая